专利名称：具有浪涌电流抑制作用的电源的制作方法
技术领域：
本实用新型属于电源电赠4支术领域，具体地i兌，是涉及一种可对电源电路 启动瞬间产生的浪涌电流进4亍有效抑制，并在电源正常运行后降低电源功率损 耗的控制电路。
背景技术：
开关电源在启动的一瞬间会产生浪涌电流(Inrush Current ),浪涌电流过 大对电源产品内部的元器件会造成损坏，所以必须将浪涌电流控制在一定的数 值范围内才能保证产品不受损坏。
通常解决浪涌电流问题的方法是在电源输入端，即在电源整流电3各的前端 或者后端串联一个热敏电阻，其阻值一般在几欧姆到十几欧姆之间，通过加入 输入阻抗，以达到减少浪涌电流的目的。但是，热敏电阻的增加会导致功率损 耗的加大，从而使得开关电源的效率降低。
由于浪涌电流只有在电源启动的那一瞬间才会产生，正常工作后不存在浪
产品内部元器件的功率损耗，以实现电源效率的提高。目前采用的方法通常是 在热敏电阻的两端并联一个继电器，通过控制继电器开关的通断，以达到预期 的目的。
图1为现有继电器控制电路的原理图。其中，继电器RLY1的常开开关并联 在热壽文电阻R1的两端，继电器RLY1的线圈绕组的一端与辅助电源STBY 5V连 接，另一端与三极管Q4的集电极连接，所述三极管Q4的发射极接地，基极连 接MCU的GPIO口，通过MCU输出的高低电平信号来控制三极管Q4的通断，从
而控制继电器RLY1的线圏绕组得电或者失电，进而达到控制继电器RLY1的常 开开关通断的设计目的。采用这种控制电路结构不仅需要在电源电路中增设额 外的MCU来控制继电器开关的通断，爿A而导致电源电路^更件成本的升高；而且 为继电器提供工作电压的辅助电源STBY 5V需要由电源中变压器的次级输出提 供。由于控制和被控制电路分别位于变压器的初级和次级端，这样便存在安全 距离问题，从而对电源电路的可靠性造成影响。
实用新型内容
本实用新型为了解决现有浪涌电流抑制电路可靠性差的问题，提供了 一种 电路结构简单且成本低廉的浪涌电流抑制电路，不仅减少了电源的功率损耗， 提高了电源的工作效率，而且不存在安全距离问题，使电源运行的可靠性得以 提高。
为解决上述技术问题，本实用新型采用以下技术方案予以实现
一种具有浪涌电流抑制作用的电源，包括电源线、连接在电源线上对浪涌 电流起抑制作用的电阻以及变压器；在所述电阻的两端并联有对所述电阻进行 短路控制的开关电路，在所述变压器的初级设置有一自馈线圈，生成感应电压 连接所述开关电路的电源端，为所述开关电鴻、提供工作电源。
另外,在所述电源中还包含有一个对所述变压器的输出电压起调节作用的 控制器，所述控制器的基准电压输出端连接所述开关电路的控制端，在所述控 制器正常运行后输出基准电压控制所述开关电路导通以短路所述电阻。
进一步的，所述控制器为一脉宽调制芯片，其电源输入端连接所述变压器 初级的自馈线圈，利用所述自馈线圈生成的感应电压为所述控制器提供工作电 源，其输出端经开关功率管连接所述变压器的初级线圈，控制变压器的通断频 率，进而对变压器次级线圏输出的电压起到调节控制作用。
其中，所述电阻为热敏电阻或者功率电阻，连接在电源中整流电路的输入 端或者输出端；所述整流电路连接在电源线上，其输出端经滤波电路连接所述
变压器的初级线圈。
又进一步的，在所述开关电路中包含有一继电器和一个控制所述继电器的 线圈绕组通断电的控制电路，所述继电器的常开开关并联在所述电阻的两端， 继电器的线圈绕组一端经所述控制电路的开关通路连接所述感应电压，另 一端
接地或者经稳压管接地；所述控制电路的控制端连接所述控制器的基准电压输出端。
优选的，在所述控制电^各中包含有两个NPN型三才及管和一个PNP型三才及管； 其中，第一 NPN型三极管的基极连接所述控制器的基准电压输出端，发射极接 地，集电极经分压电阻一方面连接所述PNP型三极管的基极，另一方面连接所 述感应电压；所述PNP型三极管的发射极连接所述感应电压，集电极连接第二 NPN型三极管的基极；所述第二 NPN型三极管的集电极连接所述感应电压，发 射极连接所述继电器的线圈绕组。
再进一步的，在所述继电器的线圈绕组的两端并l关有一二极管，在第二NPN 型三极管关闭时，与所述继电器的线圈绕组构成一个续流回路，以起到保护继 电器的作用。
更进一步的，在所述第一 NPN型三极管的基极与发射极之间并联有一滤波 电容。
与现有技术相比，本实用新型的优点和积极效果是本实用新型的电源电 路不仅可以对电源启动瞬间产生的浪涌电流进行有效抑制，而且在电源正常运 行后，通过导通开关电3各来短^各吸收浪涌电流的阻抗元件，这样i"更可以减少电 源产品内部元器件的功率损耗，提高电源效率，节省能源。除此之外，本实用 新型的电源电路利用电源自身原有的控制器对开关电路进行通断控制，并利用 电源内部变压器初级的自馈线圈所产生的感应电压为开关电路提供工作电源， 从而不仅避免了额外控制芯片的使用，节约了硬件成本；而且通过将控制电路 和被控制电路设置在变压器的同一初级端，从而不存在安全距离问题，确保了 电源运行的可靠性。
结合附图阅读本实用新型实施方式的详细描述后，本实用新型的其他特点 和优点将变得更加清楚。
图1是现有浪涌电流抑制电路的原理图2是本实用新型所提出的浪涌电流抑制电路的其中一种实施例的电路原 理图3是本实用新型所提出的浪涌电流抑制电路的另外一种实施例的电路原 理图4是图3的改进电路原理图。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型的具体实施方式
进行详细地描述。 本实用新型所提出的具有浪涌电流抑制作用的电源，其设计原理是 一方 面通过在电源线上连接热每丈电阻或者功率电阻等阻抗元件，来减少电源启动瞬 间产生的浪涌电流，以保护电源产品内部元器件免受损坏，提高电源产品的可 靠性；另一方面通过在所述阻抗元件的两端并联开关电路，使其在电源正常工 作后导通，以短路所述的阻抗元件，从而有效降低了电源电路的功率损耗，节 省了不必要的能源浪费，提高了整个电源板的效率。其中，为了降低电源电路 的成本，提高其运行的安全性，在本实用新型中，利用现有电源电路自身原有 的控制器对所述开关电路进行通断控制，以避免增设额外控制芯片所造成的电 路成本升高的问题；另外，通过利用电源电路中现有变压器初级的自馈线圏所
生成的感应电压为开关电鴻4是供工作电源，从而使控制电路和被控制电路都位 于变压器的同一初级端，这样便不会存在安全距离问题，使电源电路的安全性 和可靠性得以提高。
下面以在开关电源电路中连^妻热敏电阻为例，通过几个具体的实施例来进
一步阐述所述浪涌电流抑制电路的详细结构。
实施例一，参见图2所示，本实施例列举了一种开关电源的组成结构，主
要由桥式整流电^各D1 D4、高频变压器T1—A、 M0S功率管Ql以及^c宽调制芯片 Ul构成。所述脉宽调制芯片Ul可以采用电流型脉宽调制芯片UC3842或者其他 可调节高频变压器T1-A通断频率的控制器实现。其工作原理是外部220V交 流电压通过输入端INPUT引入开关电源，经电感L5_A、 L5-B连接桥式整流电路 D1 D4 ，将输入的交流电压转换为直流电压后，通过由电容C10、C56和电感L1—A、 Ll-B组成的滤波电路，得到大约+300V的直流高压，连接到高频变压器T1_A 的初级线圏。这一直流电压被MOS功率管Ql斩波并通过高频变压器Tl-A降压 后，变成频率为几十KHz的矩形波电压，再经过输出整流滤波，就得到了稳定 的直流输出电压。其中，在高频变压器T1-A的初级设置有自馈线圏，其感应生 成的电压经二极管D5整流、电容Cll滤波和稳压管Z5稳压后，得到稳定的直 流感应电压VCC为所述脉宽调制芯片Ul提供工作电源。所述脉宽调制芯片Ul 通过其输出端0/P输出脉宽调制信号，以驱动MOS功率管Ql的通断，进而控制 高频变压器T1—A的开关频率，以对高频变压器T1—A的输出电压实现有效调节。
为了对上述开关电源启动瞬间产生的浪涌电流进行有效抑制，在所述开关 电源的电源线上连4妻有两个串耳关的热每丈电阻TH1、 TH3。图2中，所述热每文电阻 TH1、 TH3连接在桥式整流电路D1 D4的输入端，当然也可以连接在桥式整流电 路D1 D4的输出端，通过加大输入阻抗，以达到减小浪涌电流的目的。
为了在开关电源正常工作后短路所述的热每t电阻THl、 TH3,以降低开关电 源的功率损耗，在所述串耳关的热每1电阻TH1、 TH3的两端并联有一开关电3各。所 述开关电路的电源端连接感应电压VCC,控制端连接所述脉宽调制芯片Ul的基 准电压输出端VR。在本实施例中，所述开关电3各采用一个继电器RELAY和一个 控制所述继电器RELAY的线圈绕组通断电的控制电路连接实现。其中，所述继 电器RELAY的常开开关并耳关在热^:电阻TH1、 TH3的两端，继电器RELAY的线圈 绕组一端经所述控制电路的开关通路连接感应电压VCC,另一端接地；所述控
制电路的控制端连接脉宽调制芯片Ul的基准电压输出端VR。所述控制电路可
以简单地采用一个NPN型三极管Q3连接实现，其发射极连4妄继电器RELAY的线 圈绕组，基极连接脉宽调制芯片Ul的基准电压输出端VR，集电极连接感应电 压VCC。当开关电源进入正常运行后，脉宽调制芯片Ul通过其基准电压输出端 VR输出高电平信号，控制所述NPN型三极管Q3导通，进而使继电器RELAY的 线圈绕组与感应电压VCC相连通，构成通电回^各。此时，继电器RELAY的常开 开关闭合，短路热敏电阻TH1、 TH3,从而减少了开关电源的功率损耗，节约了 能源，提高了效率。
实施例二，参见图3所示，在本实施例中，所述开关电源的结构如实施例 一所示，不同之处在于并联在热敏电阻TH1、 TH3两端的开关电路的组成结构。 在本实施例中，开关电3各采用一个继电器RELAY和一由三个三极管Q24、 Q5、 Q28组成的控制电路实现。其中，第一 NPN型三极管Q24的基极经电阻R10连 接脉宽调制芯片Ul的基准电压输出端VR,发射极接地，集电极经分压电阻R6 连4妻PNP型三纟及管Q5的基极，再经分压电阻R5连4妻感应电压VCC。所述PNP 型三极管Q5的发射极连接感应电压VCC,集电极一方面连接第二 NPN型三极管 Q28的基极，另一方面经电阻R20连接第二 NPN型三极管Q28的发射极。所述 第二 NPN型三极管Q28的集电极连接感应电压VCC,发射极连接继电器RELAY 的线圏绕组的一端；所述继电器RELAY的线圈绕组的另一端>|妻地，其常开开关 并联在所述串联的热每文电阻TH1、 TH3的两端。
当开关电源启动瞬间，由于脉宽调制芯片Ul还未进入正常工作状态，此时， 其基准电压输出端VR输出低电位，使第一NPN型三极管Q24处于截止状态，从 而控制PNP型三才及管Q5和第二 NPN型三4及管Q28截止，继电器RELAY断电，其 常开开关断开，通过热敏电阻TH1、 TH3来降低浪涌电流，以保护电源内部的元 器件。而当开关电源启动后，脉宽调制芯片Ul进入正常运行状态，通过其基准 电压输出端VR输出高电平信号，控制第一 NPN型三极管Q24导通，从而拉低 PNP型三极管Q5的基极电位，使其发射极电压高于其基极电压而进入导通状态。
所述PNP型三极管Q5导通后，感应电压VCC通过PNP型三极管Q5的发射极和 集电极作用到第二 NPN型三极管Q28的基极，控制其导通，进而使感应电压VCC 通过第二 NPN型三极管Q28的集电极和发射极施加到继电器RELAY的线圈绕组， 从而控制继电器RELAY的常开开关闭合，短路热敏电阻TH1、 TH3，以达到减少 了开关电源的功率损耗、提高效率的设计目的。
本实施例采用三个三极管Q24、 Q5、 Q28构建控制电^各来对继电器RELAY 进行开关控制，较实施例一中的单个三极管Q3具有更强的稳定性。
图4为图3所示实施例中控制电路的改进结构。其中，在第一NPN型三极 管Q24的基极与发射极之间并联有滤波电容C5，在线路布局不理想，出现干扰 信号时，可以起到滤除干扰电压的作用。电阻R9、 R15起限制第一NPN型三极 管Q24的电流、保护Q24的作用。另外，在继电器RELAY的线圏绕组的两端并 耳关有一二极管D14,在第二NPN型三极管Q28关闭时，二4及管D14与所述继电 器RELAY的线圈绕组构成一个续流回i 各，以起到保护继电器RELAY的作用。稳 压管Z4连接在继电器RELAY的线圈绕组与地之间，控制感应电压VCC施加到继 电器RELAY线圈绕组上的电压，使其能够保持在一定的电压范围内，以进一步 起到保护继电器RELAY的作用。
连接实现，本实用新型并不仅限于上述举例。
由于本实用新型的开关电路利用电源现有的控制器U1本身的基准电压(如 VR)来控制继电器RELAY的通断，不需要另外设置控制芯片或MCU来控制继电器 RELAY,因此，电路结构简单，成本较低。另外，由于本实用新型仅仅利用变压 器T1_A初级给控制器Ul供电的现有电源VCC (—般为+12V)来为开关电路提 供工作电源，使得控制电路和被控制电路都位于变压器T1-A的同一初级端，因 此，不存在安全距离问题，使本实用新型的电源电路较之现有具有浪涌电流抑 制作用的电源具有更高的的可靠性。
当然，以上所述仅是本实用新型的一种优选实施方式而已，应当指出，对
于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可 以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。
权利要求1、一种具有浪涌电流抑制作用的电源，包括电源线、连接在电源线上对浪涌电流起抑制作用的电阻以及变压器；其特征在于:在所述电阻的两端并联有对所述电阻进行短路控制的开关电路，在所述变压器的初级设置有一自馈线圈，生成感应电压连接所述开关电路的电源端，为所述开关电路提供工作电源。
2、 根据权利要求1所述的具有浪涌电流抑制作用的电源，其特征在于在 所述电源中还包含有一个对所述变压器的输出电压起调节作用的控制器，所述 控制器的基准电压输出端连接所述开关电路的控制端，在所述控制器正常运行 后输出基准电压控制所述开关电路导通以短路所述电阻。
3、 根据权利要求2所述的具有浪涌电流抑制作用的电源，其特征在于所 述控制器的电源输入端连接所述变压器初级的自馈线圈，利用所述自馈线圏生 成的感应电压为所述控制器提供工作电源。
4、 根据权利要求3所述的具有浪涌电流抑制作用的电源，其特征在于所 述控制器为一脉宽调制芯片，其输出端经开关功率管连接所述变压器的初级线 圏，控制变压器的通断频率。
5、 根据权利要求1所述的具有浪涌电流抑制作用的电源，其特征在于所 述电阻为热壽丈电阻或功率电阻。
6、 根据权利要求5所述的具有浪涌电流抑制作用的电源，其特征在于在 所述电源线上连接有整流电路，所述整流电路的输出端经滤波电路连接所述变 压器的初级线圈；所述电阻连接在整流电路的输入端或者输出端。
7、 根据权利要求2至6中任一项所述的具有浪涌电流抑制作用的电源，其 特征在于在所述开关电路中包含有一继电器和一个控制所述继电器的线圏绕 组通断电的控制电路，所述继电器的常开开关并联在所述电阻的两端，继电器 的线圈绕组一端经所述控制电路的开关通路连接所述感应电压，另一端接地或 者经稳压管接地；所述控制电路的控制端连接所述控制器的基准电压输出端。
8、 根据权利要求7所述的具有浪涌电流抑制作用的电源，其特征在于在 所述控制电路中包含有两个NPN型三极管和一个PNP型三极管；其中，第一NPN 型三极管的基极连接所述控制器的基准电压输出端，发射极接地，集电极经分 压电阻一方面连接所述PNP型三极管的基极，另一方面连接所述感应电压；所 述PNP型三极管的发射极连接所述感应电压，集电极连接第二 NPN型三极管的 基极；所述第二NPN型三极管的集电极连接所述感应电压，发射极连接所述继 电器的线圏绕组。
9、 根据权利要求8所述的具有浪涌电流抑制作用的电源，其特征在于在 所述继电器的线圈绕组的两端并if关有一二^f及管。
10、 根据权利要求8所述的具有浪涌电流抑制作用的电源，其特征在于 在所述第一 NPN型三极管的基极与发射极之间并联有一滤波电容。
专利摘要本实用新型公开了一种具有浪涌电流抑制作用的电源，包括电源线、连接在电源线上对浪涌电流起抑制作用的电阻、变压器以及对变压器的输出电压起调节作用的控制器；在所述电阻的两端并联有对所述电阻进行短路控制的开关电路，在变压器的初级设置有一自馈线圈，生成感应电压连接开关电路的电源端；开关电路的控制端连接控制器的基准电压输出端。此电源电路利用电源自身原有的控制器对开关电路进行通断控制，并利用电源内部变压器初级的自馈线圈所产生的感应电压为开关电路提供工作电源，从而不仅避免了额外控制芯片的使用，节约了硬件成本；而且通过将控制和被控制电路设置在变压器的同一初级端，从而不存在安全距离问题，确保了电源运行的可靠性。
文档编号H02H9/02GK201204447SQ20082002354
公开日2009年3月4日 申请日期2008年6月4日 优先权日2008年6月4日
发明者符国纲 申请人:青岛海信电器股份有限公司